深度讲解如何提高色谱柱柱效方法

王中泰

深度讲解如何提高色谱柱柱效方法

色谱柱的柱效能是评价色谱性能的一项重要指标，混合物能否在色谱柱中得到分离，除取决于选择合适的固定相外，还与色谱操作条件及色谱柱的装填状况等因素有关。在一定的色谱操作条件下，色谱柱的柱效可用理论塔板数或理论塔板高度来衡量。一般说来塔板数愈多，或塔板高度愈小，色谱柱的分离效能愈好。

一、如何对柱效进行评价
实验仪器与试剂：

仪器：

高效液相色谱仪(带自动进样器，或配置微量进样器)、分析天平。

试剂：

苯、萘、联苯(均为分析纯)、甲醇(色谱纯)、纯净水。

实验步骤：

色谱条件：

色谱柱：C18，4.6×150mm，5μm;流动相：甲醇-水(80：20，v/v);

检测波长：

254nm;流速：1mL·min-1;柱温：30℃;进样量：10μL

操作步骤：

（1）分别精密配制含苯、萘、联苯浓度均为约1mg·mL-1的3份对照品溶液各10mL。

（2）分别精密吸取上述对照品溶液各2mL置于10mL容量瓶中，加流动相稀释，并定容至刻度，摇匀，得到含苯、萘、联苯的混合对照品溶液。

（3）按照上述色谱条件操作，进样，记录色谱图。

（4）计算各色谱峰的理论塔板数及各峰间分离度。

实验数据处理：

二、如何提高HPLC柱效？
要提高液相色谱的效率可从以下几方面入手。以下介绍了几种国际上流行的测量和计算柱效值的方法。

1、提高液相色谱柱柱效的方法

要提高液相色谱的效率可从以下几方面入手。

(1)降低移动相的流速,但会使分析时间延长。

(2)减少固定相的量,但色谱柱中样品的负载量也随之减小。

(3)减小固定相的颗粒度,但不能过分,过分后色谱柱的渗透率也会减小。

(4)选用低粘度的移动相,以利于快速传质,但却不利于多组份分析。

(5)适当提高柱温,可降低移动相的粘度,但柱效和分离度也随之降低。

(6)尽量减小停滞移动相的体积,但却加快了移动相的流速。

从以上介绍可看出,在色谱分析过程中,各种因素是互相联系和制约的。只有通过对柱效值的跟踪测算,对自己分析方法不断的研究和实践,才能找到最佳的工作条件。

2、对柱效值进行跟踪测算应注意的问题

我们也应记住柱效值并不足以预测在所有条件下的柱性能，对大多数色谱工作者来说,柱性能指的是色谱柱用于特定分离的能力,而仅仅有高柱效并不能保证这种分离能力。

不管用什么特定的测试方法,都会有几个参数影响柱效的测定。这些参数包括:洗脱液的成分和粘度及其线流速,测定塔板数所用的溶质,温度,柱长,填料装填方式,颗粒度,还有所选用的测量和计算方法。而测量和计算方法对柱效值的确定起着极大的作用。

3、几种测量和计算柱效值的方法

因为色谱峰是假定样品浓度在移动相和固定相中呈正态分布而得到的样品谱带分布,故常常把色谱峰型看作正态曲线来计算理论塔板数。因此计算柱效(以理论塔板数n为单位)的公式习惯上定义为:

式中tR为色谱峰的保留时间;σ2是以时间为单位测量色谱峰的偏差;a是和峰高(从测峰宽的基线量起)有关的常数,ωb是峰宽,表示由色谱峰顶点与色谱峰两侧拐点处做切线与峰底基线相交两点间的距离。

4、结论

假如一个色谱峰真是正态峰型,那么每种计算方法都会得到同样的结果。然而即使一些比较理想的仪器和倾向于得到对称峰型的溶质,由于柱内的槽或空隙,也会出现非正态峰型。所以不同的计算方法将会得到相差较大的n值。

通常偏离正态模型的峰型表示为“前延”或“拖尾”。对于这些峰型,越在峰的高处测量,计算的理论塔板数值就越大(准确性越低)。在许多情况下,色谱工作者需要能反映整个峰型(包括拖尾)的柱效值,同时为了保证定量的重复性,也需要色谱峰很好的对称性。

这时对色谱峰非对称性最敏感的计算方法最适合。如果目的仅仅是要监测色谱柱从第一次使用到使用寿命结束这一过程中的柱效,那么以上任何一种方法都可以,应选择最简便的方法。

三、如何提高气相色谱柱柱效？
　　在实际工作中，我们通过对载气流速、进样技术、气化室温度、色谱柱、柱温、检测器温度这六个方面的选择，有效地提高了柱效率，使分析出的色谱峰峰形正常，无峰形扩张、拖尾、峰漏检等不良现象出现，分离度高，从而提高了分析结果的准确性。

　　所为柱效就是在较短的时间内，用较短的柱子达到满意的分析结果。为了提高色谱柱的柱效率，减少色谱峰扩张、拖尾及峰漏检等现象，在实际工作中，我们从以下六个方面入手，对柱操作条件的选择进行了探讨。

1、载气流速的选择

气相色谱最常用的载气是：氢气、氮气、氩气、氦气。

由速率理论可知，载气流速慢有利于传质，有利于组分的分离，但分析时间会加长;如果载气流速快有利于加快分析速度，减少分了扩散，但分离度降低。有时为了缩短分析时间，加大流量，但此时分离效果并不好。可见载气流速的快慢都会降低柱效。经过长时间的实验，发现对于一般色谱仪而言，载气流量为20-100ml/min。